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基于Radon变换的SAR成像多普勒模糊估计

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现代雷达 2011年第12期33卷 25-27,32页

作者：杨跃轮海军装备部驻上海地区军事代表局上海200083

文中主要分析合成孔径雷达(SAR)成像的多普勒模糊及其估计。首先推导了SAR斜视角和距离-多普勒(RD)域线性距离徙动斜率间的关系,通过在RD域而不是在距离-脉冲时域(RA域)来估计回波轨迹。讨论了基于Radon变换的RD域估计多普勒模糊数的方... 详细信息

文中主要分析合成孔径雷达(SAR)成像的多普勒模糊及其估计。首先推导了SAR斜视角和距离-多普勒(RD)域线性距离徙动斜率间的关系,通过在RD域而不是在距离-脉冲时域(RA域)来估计回波轨迹。讨论了基于Radon变换的RD域估计多普勒模糊数的方法。仿真实验和星载RADARSAT实测数据验证了估计算法的正确性与合理性。

关键词：合成孔径雷达多普勒模糊距离-多普勒域 Radon变换

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UWB雷达抗多普勒模糊技术研究

现代电子技术 2015年第1期38卷 12-14页

作者：陈国斌彭黎丽唐佳西南电子设备研究所四川成都610036

研究了一种基于频带分割的低PRF模式下的抗多普勒模糊处理方法。通过对多个通道相参积累后的结果进行合成,在保证距离不模糊的前提下,解决了速度模糊问题。仿真结果验证了算法的正确性与合理性。

关键词：多普勒模糊频带分割速度模糊算法验证

前视成像中Keystone变换残余距离走动的频域补偿

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电波科学学报 2022年第4期37卷 568-577页

作者：李泽森李悦丽张金福国防科技大学电子科学学院长沙410073

空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊.Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导... 详细信息

空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊.Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导致目标定位误差.针对此,本文研究了空载平台前视成像的Keystone校正方法,提出一种在频域补偿Keystone变换残余距离走动的方法,即基于速度残差进行距离走动校正降低残余包络误差,实现目标的聚焦与准确定位.基于单脉冲前视成像的理论分析与仿真实验验证了所提出算法的有效性.

关键词：前视成像 Keystone变换距离走动多普勒模糊速度残差

基于自适应新生密度的多目标联合检测与解模糊

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信号处理 2022年第3期38卷 474-482页

作者：董文豪汪静怡宋志勇付强国防科技大学电子科学学院ATR国防重点实验室湖南长沙410073

脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)雷达会产生距离模糊和多普勒模糊问题,传统方法通过发射多个脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)并相互关联来解模糊。但当信噪比较低时,为确保检测到目标需采用低门限而产生了大量虚警,传统方... 详细信息

脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)雷达会产生距离模糊和多普勒模糊问题,传统方法通过发射多个脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)并相互关联来解模糊。但当信噪比较低时,为确保检测到目标需采用低门限而产生了大量虚警,传统方法由于数据关联导致计算复杂度过高而失效,基于随机有限集的势均衡多伯努利(Cardinality Balanced Multi-target Multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器可有效解决该问题。本文在贝叶斯框架下采用CBMeMBer滤波器进行目标数目估计和距离多普勒解模糊,并针对模型非线性问题提出了一种基于自适应新生密度的序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,SMC)实现方法。仿真结果表明,该滤波器在密集虚警下依然能利用模糊量测对多个目标实现联合检测与解模糊,且性能优于基于自适应新生密度的集势概率假设密度滤波器(Cardinalized Probability Hypothesis Density,CPHD)。

关键词：距离模糊多普勒模糊势均衡多伯努利随机有限集自适应新生密度

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SAR动目标检测与聚焦成像技术研究

SAR动目标检测与聚焦成像技术研究

作者：谭舒华中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候的对地观测成像能力。将雷达成像与地面动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)相结合,不仅可以得到高分辨率地面图像,还能在图像上标记移动的车辆、坦克等目... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候的对地观测成像能力。将雷达成像与地面动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)相结合,不仅可以得到高分辨率地面图像,还能在图像上标记移动的车辆、坦克等目标,获得更多的观测区域信息。由于运动目标和雷达平台的未知相对运动,会在图像上产生错位和散焦现象。实现地面动目标成像(Ground Moving Target Imaging,GMTIm),解决目标的错位和散焦问题,不仅有利于对目标进行检测和定位,对于高分辨下目标的识别也有较大的帮助。因此本文从GMTI和GMTIm面临的检测环境复杂、运动目标聚焦成像困难、计算复杂度高等问题出发,总结和研究了以下内容:1.分析研究了SAR运动目标特性以及对成像带来的影响,造成目标错位和散焦的原因包括多普勒参数的不匹配与距离徙动的不完全校正。研究了动目标检测与成像的基本原理和步骤,对多通道杂波背景仿真、杂波抑制、恒虚警检测、距离徙动校正以及多普勒参数估计等检测与聚焦成像的关键步骤进行了分析,介绍了现有方法存在的不足。2.针对运动目标检测环境复杂的问题,提出了基于自适应杂波抑制的两步检测与重定位方法。传统的DPCA方法存在着对通道失衡敏感的问题,另外两通道的DPCA检测性能有限,对于慢速和接近盲速的运动目标增益较小。所提方法通过杂波协方差矩阵的特征值分解解决了通道均衡问题,通过基于样本挑选的自适应杂波抑制方法与幅度干涉相位联合CFAR检测相结合,将动目标从杂波背景中进行有效提取。通过自适应匹配滤波器估计目标的径向速度并进行二次判决,最后对目标进行重定位。仿真和实测数据结果验证了该算法的有效性。3.针对运动目标聚焦成像困难的问题,提出了针对目标在匀速和匀加速状态下的聚焦成像方法。为了解决目标在匀速运动状态下的距离徙动、沿方位向散焦和多普勒模糊等问题,提出了一种基于距离频域相关和慢时间反转变换的匀速运动目标聚焦成像方法。目标在匀加速情况下,上述的距离徙动、沿方位向散焦等问题会更为复杂,因此本文还提出了一种基于离散多项式相位变换和慢时间反转变换的匀加速运动目标聚焦成像方法。并采用非均匀快速傅里叶变换降低上述两种算法的计算复杂度。算法的有效性经过了仿真和实测数据结果的验证。

关键词：合成孔径雷达多通道动目标检测动目标聚焦成像自适应杂波抑制距离徙动多普勒模糊

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机载气象雷达信号处理若干关键技术研究

机载气象雷达信号处理若干关键技术研究

作者：喻庆豪南京航空航天大学

学位级别：硕士

机载气象雷达在军事和民用领域发挥着重要作用,然而该领域内的信号处理技术仍面临许多挑战。一方面,在机载气象雷达工作时,气象目标信息易受地杂波干扰,导致目标信息丢失。另一方面,机载气象雷达需要较大的探测范围,受脉冲重复频率(PRF... 详细信息

机载气象雷达在军事和民用领域发挥着重要作用,然而该领域内的信号处理技术仍面临许多挑战。一方面,在机载气象雷达工作时,气象目标信息易受地杂波干扰,导致目标信息丢失。另一方面,机载气象雷达需要较大的探测范围,受脉冲重复频率(PRF)的限制,机载气象雷达的回波信号往往存在多普勒模糊,使得气象目标的谱矩信息质量恶化。此外,气象目标剖面可以反映目标位置和覆盖范围等信息,因此获取气象目标的剖面信息对航空安全至关重要。针对上述问题,本文围绕机载气象雷达信号处理若干关键技术展开研究,其主要研究内容概括如下:1研究了基于时域和多普勒域处理的气象目标鉴别技术。本文详细分析了各种传统气象目标鉴别技术的鉴别原理及实现流程,并采用机载气象雷达回波仿真数据以及地基极化气象雷达实测数据对涉及算法的性能进行了验证。2针对传统气象目标鉴别技术受谱矩信息影响导致算法性能恶化的问题,本文引入俯仰维空域信息,利用干涉相位和第二特征值在机载气象雷达中实现气象目标鉴别。此外,本文研究了基于机器学习的气象目标鉴别技术,并设计了基于高斯混合聚类和基于卷积神经网络(CNN)的气象目标鉴别方法,仿真和实测数据处理结果证明了所提方法应用于机载气象雷达的有效性。3针对机载气象雷达中的多普勒模糊问题,本文在传统数字波束形成(DBF)技术的基础上,提出了基于改进方位向DBF方法和基于阻塞矩阵方法。基于改进方位向DBF方法通过协方差矩阵重构和导向矢量估计降低了信号的方位来向误差,从而提升了算法的鲁棒性。基于阻塞矩阵方法利用导向矢量构造阻塞矩阵对数据直接进行阻塞预处理,以达到阻塞非期望模糊分量的目的。仿真结果表明,相较于传统的解模糊方法,所提方法具有更稳定的性能。4针对传统气象目标垂直剖面重构方法中因扫描层数较少,俯仰维信息采样不足导致的重构误差较大的问题,本文在传统垂直剖面重构方法的基础上,采用线性预测和多波束信号重构技术实现对气象目标垂直剖面的重构,有效提升了阵列的空间分辨率。仿真结果表明,所提方法可明显改善气象目标剖面重构的性能。

关键词：机载气象雷达气象目标鉴别俯仰维空域卷积神经网络多普勒模糊垂直剖面重构

毫米波宽带雷达目标检测信号处理关键技术研究

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毫米波宽带雷达目标检测信号处理关键技术研究

作者：周静晗电子科技大学

学位级别：硕士

在现代雷达中,高速运动目标对宽带雷达的探测能力提出了严峻的挑战。由于目标的高速度、高机动特性,目标的运动分量会导致目标回波出现跨距离单元和跨多普勒频率走动现象,使得传统长时间相参积累的效果受到严重的影响,从而限制了其应用... 详细信息

在现代雷达中,高速运动目标对宽带雷达的探测能力提出了严峻的挑战。由于目标的高速度、高机动特性,目标的运动分量会导致目标回波出现跨距离单元和跨多普勒频率走动现象,使得传统长时间相参积累的效果受到严重的影响,从而限制了其应用范围。因此,针对毫米波宽带雷达中的目标检测问题,本研究采用长时间脉冲积累的方法,对跨距离单元和多普勒频率走动现象进行校正,从而完成了针对高速运动目标的检测算法研究。主要工作如下:首先,建立了宽带雷达条件下高速机动目标的回波信号模型,并仿真验证了高速目标回波的跨距离单元走动和跨多普勒频移现象,分析了现象产生的原因,并研究了该现象对脉冲积累的影响。其次,对Keystone算法和轴旋转类算法AR-MTD的原理和性能进行了分析,验证了这两种算法对校正线性跨距离单元走动的有效性。由于AR-MTD目标检测算法舍入操作计算误差较大,提出了改进后的PARMTD算法,该算法规避了对慢时间轴进行舍入操作,提高了计算精度。然后,针对匀加速运动目标在相参积累时高次项中快时间、慢时间的耦合问题,研究了KT-MFP相参积累目标检测算法,该算法先通过Keystone变换矫正目标一阶跨距离单元走动;然后通过匹配滤波和二维联合搜索,估计运动目标的加速度和多普勒模糊数,消除残余项。然而,参数估计的遍历搜索可能导致沉重的计算负担。针对KT-MFP算法中由于二维联合参数搜索导致的计算量大的问题,提出了MFPGA-KT相参积累算法,利用遗传算法有效地减少二维联合搜索时间,从而改善参数搜索性能,并提升参数搜索效率。采用理论计算和数值仿真和实测数据验证,结果表明,PAR-MTD算法和MFPGA-KT相参积累算法能够对毫米波宽带雷达条件下的高速运动目标进行目标检测,有效地实现目标能量的相参积累,完成了目标运动的参数估计。

关键词：相参积累多普勒模糊跨距离单元走动高速运动目标宽带雷达

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天基雷达SMTI工程化方法研究

天基雷达SMTI工程化方法研究

作者：余浩然西安电子科技大学

学位级别：硕士

天基雷达空间动目标指示(SMTI)技术是空间技术研究的前沿领域,在现代化军事斗争中发挥着重要作用。天基雷达在探测空间目标时,由于目标的雷达散射截面积(RCS)较小,需要通过长时间的相参积累来提高目标的信噪比。然而,过长的积累时间会... 详细信息

天基雷达空间动目标指示(SMTI)技术是空间技术研究的前沿领域,在现代化军事斗争中发挥着重要作用。天基雷达在探测空间目标时,由于目标的雷达散射截面积(RCS)较小,需要通过长时间的相参积累来提高目标的信噪比。然而,过长的积累时间会导致目标积累过程存在跨距离走动(ARM)和多普勒频率扩展(DFS)问题。与此同时,空间目标的高速和远距特性引起的速度和距离模糊使目标参数估计的难度加剧。因此开展SMTI的工程化方法研究具有重大意义。本文针对上述问题展开研究,主要研究内容如下:(1)对空间目标探测模式进行分析。首先对空间目标回波信号模型进行了推导,建立了目标相参积累损失的模型,分析了距离走动和多普勒扩展带来的影响。然后基于空间目标探测工程化实现难度,分析了SMTI性能的影响因素(包括距离模糊、速度模糊、距离盲区、多普勒频率范围和目标积累运算量),并对低中高重频三种探测模式的适用性进行了评估。最后,上述分析结果表明,空间目标探测的搜索阶段选择中重频模式最优。(2)设计了一种基于相位编码-调频极性捷变-线性调频波形。针对中重频探测模式下的距离模糊问题,提出了一种基于相位编码-调频极性捷变-线性调频波形(PCFMP-LFM),用于拓展目标探测最大无模糊距离区间。首先根据波形分集解模糊原理以及空间目标的运动特性,给出了所需捷变相参波形的主要设计约束,包括波形相参约束、多普勒容限约束、自相关约束、互相关约束及带外能量泄漏约束。其次考虑上述约束条件并结合典型波形的优势提出了PC-FMP-LFM波形,该波形具有较好的多普勒容限及波形隔离度等特性,可满足空间高速目标远距离探测的需求。然后通过优化编码序列使得波形的自相关、互相关和频谱性能得到提升。在不同目标环境下对PC-FMP-LFM波形建立了基于相位编码序列的优化模型,并对现有的遗传退火(GASA)算法进行了基于多普勒降温曲线和增加带外能量泄漏约束条件的改进。最后通过仿真实验,提升了该波形的自相关、互相关以及频谱性能。(3)对天基雷达SMTI工程化处理方案进行设计。首先设计了基于PC-FMP-LFM波形解二维模糊的SMTI工程化处理方案。其次分别从运算资源和存储资源两个方面分析了该工程化方法的硬件资源需求。最后利用优化后的波形对该方法进行了仿真实验,验证了所提算法的可行性。

关键词：距离模糊多普勒模糊多普勒容限波形设计波形分集 SMTI

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一种不模糊的脉冲多普勒雷达信息处理方法

电子技术选译 1978年第2期 35-38页

作者： J.M.Colin 周

RACINE(非等距脉冲相干雷达)方法,是为避免当发射等距及波形相同的脉冲信号时产生回波信号模糊而发展起来的。为了在发射非等距脉冲信号时消除杂乱回波及提供匹配滤波,已研制出新的信息处理机,这是鉴于快速傅利叶变换及惯用的数字滤波... 详细信息

RACINE(非等距脉冲相干雷达)方法,是为避免当发射等距及波形相同的脉冲信号时产生回波信号模糊而发展起来的。为了在发射非等距脉冲信号时消除杂乱回波及提供匹配滤波,已研制出新的信息处理机,这是鉴于快速傅利叶变换及惯用的数字滤波器在这方面已不起作用。经地面及机上测试证实了的理论分析结果表明,利用这种新方法能消除速度模糊,而付杂波能见度因数仍跟发射等距脉冲信号时一样。一个重要的结果是,不模糊径向速度相当于比平均脉冲重复频率高得多的多普勒频率。

关键词：多普勒频率能见度因数双路动目标匹配滤波器诺斯滤波器傅利叶变换模糊函数对消器杂波信息处理机脉冲重复频率多普勒模糊